CN101448964A

CN101448964A - 用于结构用途的高强度/延性镁基合金

Info

Publication number: CN101448964A
Application number: CNA2007800180888A
Authority: CN
Inventors: A·A·罗; A·K·萨赫德夫
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2006-05-18
Filing date: 2007-05-16
Publication date: 2009-06-03
Anticipated expiration: 2027-05-16
Also published as: WO2007137052A3; WO2007137052A2; DE112007001169T5; DE112007001169B4; US9593396B2; CN101448964B; US20070269337A1

Abstract

提供强度和延性的所需组合以特别适合结构用途的含锡的镁－铝－锰(Mg－Al－Mn)基合金。该合金包括组合的镁、铝和锰和大约0.5％至大约3.5％锡。锡的添加改进了强度而基本没有延性损失。

Description

用于结构用途的高强度/延性镁基合金

技术领域

本发明大体上涉及结构合金领域，更特别涉及含锡的镁-铝-锰(Mg-Al-Mn)基合金。该合金组合物提供了强度和延性的合意组合。

发明背景

目前有两种用于汽车铸造用途的主要合金体系，Mg-Al-zn(AZ)和Mg-Al-Mn(AM)。AZ91(Mg-9％Al-1％Zn)用在需要强度的许多非结构和低温部件中，例如托架、盖子和外壳；与钢、铸铁或铝合金相比提供基本相同的功能以及明显的质量减轻。对于如仪表板梁、操纵系统和散热器支架的结构用途(其中耐撞性是重要的)，AM50(Mg-5％Al-0.3％Mn)或AM60(Mg-6％Al-0.3％Mn)与压铸镁合金AZ91或铝合金A380相比由于其更高的延性(10-15％伸长)和更高的冲击强度而提供独特的优点，但以强度为代价。

发明概述

本发明通过提供一种含锡的镁-铝-锰(Mg-Al-Mn)基合金，提供优于现有技术的优点和替代方案，该合金提供强度和延性的所需组合以特别适合结构用途。

附图简述

现在参照构成本说明书一部分的附图并连同上文的概述仅举例描述本发明，下列详述用于解释本发明的原理，其中：

图1和2分别显示在铸态条件下和在232℃下热处理5小时后铝含量对Mg-Al-Mn合金的拉伸性能的影响；和

图3显示了Sn添加对Mg-Al-Mn合金的拉伸性能的影响。

尽管上文已经例示并大致描述了本发明的实施方案和实践且下面将联系某些潜在优选的程序和实践进行描述，要理解的是，在任何情况下本发明都不限于这些例举和描述的具体程序和实践。相反，本发明意在延伸到在本发明的真实精神和范围内的可能包含本发明的原理的所有备选方案和修改。

优选实施方案的描述

现在参照附图，图1显示了在铸态条件下铝含量对Mg-Al-Mn合金的拉伸性能的影响。图2显示了在232℃下热处理5小时后铝含量对Mg-Al-Mn合金的拉伸性能的影响。如图所示，随着Al含量提高，极限抗拉强度(UTS)和屈服强度提高，而伸长(即延性)降低。预计到添加大约6.5-9％Al会提供用于结构用途的强度和延性的良好平衡。

为了评测Sn添加对强度和延性的影响，采用具有逐渐升高的Sn添加量的基础Mg-Al-Mn合金。具体而言，该基础合金是具有下表中所列的组成的AM70。

合金*	Al	Mn	Zn	Si	Cu	Fe	Ni
合金*	Al	Mn	Zn	Si	Cu	Fe	Ni	AM70	6.8	0.21	0.03	<0.05	<0.003	<0.005	<0.003

向该合金中添加Sn的结果列在图3中。据显示，1-3％ Sn添加提高了屈服强度(11-15％)和极限抗拉强度(32-37％)而没有大量损失延性。为了基本不损失延性的情况下实现强度提高的有益结果，预计所需的Sn添加范围为大约0.5至大约3.5％。基于这些结果，具有下列组成的Mg-Al-Mn合金预计可以提供合意的性能益处。

Mg：余量

Al：大约6.5-大约9％(优选大约6.8-大约9％)

Sn：大约0.5-大约3.5％(优选大约0.9-大约3％)

Mn：大约0.25-大约0.6％

Zn：最多0.22％

Si：最多0.01％

Cu：最多0.01％

Ni：最多0.002％

Fe：最多0.002％

其它：最多0.02％

实施例

仅作为实施例而非限制，可以参照如下表1中所列的下列非限制性示例性合金组合物进一步理解本发明。

表1.添加了Sn合金组分的Mg-Al-Mn合金的重量％

合金	Al	Mn	Sn	Fe	Cu	Ni
合金	Al	Mn	Sn	Fe	Cu	Ni	1	6.9	0.26	0.9	<0.003	<0.003	<0.003
2	6.9	0.25	1.9	<0.003	<0.003	<0.003	1	6.9	0.26	0.9	<0.003	<0.003	<0.003
2	6.9	0.25	1.9	<0.003	<0.003	<0.003	3	6.8	0.27	3.0	<0.003	<0.003	<0.003

Mg-余量

要理解的是，尽管已经联系潜在优选的实施方案、构造和程序例示和描述了本发明，但这些实施方案、构造和程序仅是示例性的且本发明无论如何不限于此。相反，本领域技术人员无疑会想到具体体现本发明原理的修改和变动。

Claims

1.一种镁基结构合金，其按重量计基本由大约0.5％至大约3.5％锡、不少于6.5％至大约9％铝、大约0.25％至大约0.6％锰、至多大约0.22％锌且余量基本完全是镁，以及痕量硅、铜、镍、铁和其它通常存在的元素组成。

2.权利要求1的合金，其中锡以大约0.8％至大约1.5％的量存在。

3.权利要求2的合金，其中铝以不少于大约6.8％至大约8％的量存在。

4.权利要求2的合金，其中铝以大约8％至大约9％的量存在。

5.权利要求1的合金，其中锡以大约1.6％至大约2.5％的量存在。

6.权利要求5的合金，其中铝以不少于大约6.8％至大约8％的量存在。

7.权利要求5的合金，其中铝以大约8％至大约9％的量存在。

8.权利要求1的合金，其中锡以大约2.6％至大约3.5％的量存在。

9.权利要求8的合金，其中铝以不少于大约6.8％至大约8％的量存在。

10.权利要求8的合金，其中铝以大约8％至大约9％的量存在。

11.一种镁基结构合金，其按重量计基本由大约0.8％至大约3.2％锡、不少于6.5％至大约9％铝、大约0.25％至大约0.6％锰、至多大约0.22％锌、至多大约0.01％硅、至多大约0.01％铜、至多大约0.002％镍、和至多大约0.002％铁、且余量基本完全是镁，以及痕量的通常存在的元素组成。

12.权利要求11的合金，其中锡以大约0.8％至大约1.5％的量存在。

13.权利要求12的合金，其中铝以不少于大约6.8％至大约8％的量存在。

14.权利要求12的合金，其中铝以大约8％至大约9％的量存在。

15.权利要求11的合金，其中锡以大约1.6％至大约2.5％的量存在。

16.权利要求15的合金，其中铝以不少于大约6.8％至大约8％的量存在。

17.权利要求15的合金，其中铝以大约8％至大约9％的量存在。

18.权利要求11的合金，其中锡以大约2.6％至大约3.2％的量存在。

19.权利要求18的合金，其中铝以不少于大约6.8％至大约8％的量存在。

20.权利要求18的合金，其中铝以大约8％至大约9％的量存在。